桌面云在高校实验教学中的应用研究

仇 明

（江苏旅游职业学院，江苏 扬州 225009）

桌面云在高校实验教学中的应用研究

仇 明

（江苏旅游职业学院，江苏 扬州 225009）

高校中传统的机房部署存在着地理位置分散、用途单一、管理效率低、软件更新困难等弊端。随着云计算、虚拟化技术的不断发展，桌面云的使用可以很好地解决这一问题。在采用桌面云平台后，能够极大地提高机房的维护效率、减少实验教学中的软件更新升级和教学准备时间、大幅度降低机房的建设费用，取得较好的教学效果。

Horizon View；云计算；桌面云；虚拟化

1 传统实验机房管理的不足

实验教学是高职院校日常教学中的重要组成部分。目前很多高校机房仍旧采用传统的固定机房的部署方式，即根据机房的用途来确定机房的配置和软件安装，比如公共课机房、专业课机房等。这种部署模式带来很多问题。

（1）管理效率低、成本高。机房分布在不同的部门、楼层中，设备比较分散，日常管理和维护需要大量的人力物力，管理效率低、成本高，很难及时满足教学的需要。

（2）操作系统和应用软件调整困难。传统的机房部署模式中操作系统和应用软件的部署比较固定，然而有些课程，如计算机网络、Linux操作系统、网络安全等课程，需要经常更换操作系统，增添新的应用软件，此时需要管理员将所有的电脑全部重新安装和部署，费时费力，很难做到及时调整。

（3）多人共用电脑，很难满足学生的个性需求。在传统的机房中，由于资源有限，都是多人共用一台电脑，而且为了防止病毒入侵，避免学生不当操作造成的种种问题，所有的电脑上都安装了还原软件，学生无法保存自己的实验成果，不能配置适合自己的实验环境，更无法进行连续、长时间的实验操作。

（4）计算机硬件需要不断升级，经济成本较高。由于计算机硬件更新换代的速度不断加快，软件的运行对硬件要求越来越高，为了满足教学需要，就必须对计算机硬件进行不断的升级。至于淘汰的旧电脑，一般只是作为计算机组装与维护课程的实验设备，没能做到充分利用。

2 桌面云的相关技术

云计算就是采用相关的虚拟化技术，将网络、服务器、存储器、应用软件等进行资源池化，为用户提供一种新的应用模式。用户可以按照自己的需要从这些共享资源池中获取资源。这些按需定制的资源可以快速提供，而不需要用户投入过多的资金和精力，是一种方便快捷的服务模式[1]。云计算具有资源池化、可伸缩性、可度量性、可靠性、按需服务等特点[2]。虚拟化技术是云计算重要的支撑技术之一，虚拟化技术为云计算实现了弹性伸缩的底层支持。

桌面云是云计算应用中的一种，它采用计算机桌面的虚拟化技术，使得用户能够通过瘦客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序，以及整个计算机桌面[3]。这些个人桌面存放于后台的数据中心，可以根据客户需求对计算机的CPU、内存、网络、应用程序进行个性化配置。桌面云不同于传统电脑，桌面云将操作系统的计算、存储都放在数据中心端。桌面云是一个综合型的IT技术，它集中了服务器虚拟化、虚拟桌面、虚拟应用、应用打包、远程会话协议等多种IT技术。采用桌面云后可以很好地弥补传统机房部署的缺点[4]，实现系统的快速安装、随身桌面、桌面备份迁移、集中管理各分散的机房、降低成本，提高系统的可用性。

3 桌面云的部署方案

3.1.5 vCenter Server

云计算的实现依赖于虚拟化平台[5]。当前主流的虚拟化平台有微软的Microsoft Desktop Optimization Pack、XenDesktop、VMware Horizon View等。各平台都有自身的技术优势，其中以VMware为主流平台。VMware公司在2014年发布了Horzon 6，首次把应用虚拟化技术与虚拟桌面软件进行捆绑，通过单一平台交付应用和桌面。它可以集中管理任意类型的企业应用和桌面，有效地进行桌面虚拟化、应用虚拟化和企业移动管理[6]。VMware Horizon View是企业级桌面云解决方案，它支持最终用户安全灵活地访问其虚拟桌面和应用程序，并利用与VMware vSphere之间的紧密集成，帮助客户以安全托管的服务形式交付桌面。

3.1 Horizon View体系结构

3.1.1 Horizon View Client

Horizon View Client用来实现PC、瘦客户端、移动设备上的用户到虚拟桌面的连接。另外，通过Horizon提供的HTML5 Blast技术，用户不需要在设备上安装任何程序就可以访问Horizon View虚拟化环境，极大地方便了用户的使用。

3.1.2 Microsoft Active Directory

在桌面云环境中，域控制器负责用户账户信息的存储与验证，当一个用户通过客户端连接到View 安全服务器（View Security Server）或 View连接服务器（View Connection Server）时，首先需要与域控制器进行验证。

3.1.3 View连接服务器（View Connetion Server）

View Connection Server用来充当客户端连接的控制器，从而实现对虚拟桌面的管理和应用的安全访问。View Connection Server通过域控制器对用户进行身份验证，并将用户的访问请求定向到相应的虚拟机上。

3.1.4 View Composer

View Composer用于系统镜像管理，通过它可以在一个父虚拟机的快照中创建链接克隆桌面池。因为所有的链接克隆桌面共享同一个基础映像，所以只需要在父虚拟机上更新应用、系统，就可以实现对应的链接克隆桌面的更新，而用户的数据、设置、应用都不会受到影响，从而极大地简化了管理员的部署和运维工作。

vCenter Server它是数据中心端所有的VMware ESXi服务器的中心管理员。vCenter Server提供在数据中心内配置、置备和管理虚拟机的中心点，它可以管理向物理服务器分配、存储虚拟机的情况，以及向虚拟机分配CPU和内存资源的情况。

3.1.6 Horizon View Agent

Horizon View Agent具有接受会话连接和管控功能。

3.1.7 Horizon View Security Server

作为安全网关组件，Horizon View Security Server可以使用户通过Internet访问虚拟桌面，同时保障数据安全。Horizon View体系结构如图1所示。

图1 Horizon View体系结构

3.2 Horizon View安装

在实际应用中，可以采用局部试点、逐步推广的方式进行部署。在大规模部署前需要对整体桌面系统进行评估，此时可以使用VMware View Planner来模拟虚拟化桌面系统的大规模部署并进行相应的压力测试。本文中使用2台IBM 3850X6服务器进行局部性实验。3850X6由5个模块组成，每个模块含有至强E7v2处理器，最大内存容量可达1.5TB，硬盘容量最高达12.8TB，千兆网卡。由这两台服务器搭建ESXI集群，并在此基础上虚拟出4台服务器和1台父虚拟机。4台服务器分别用于安装域服务器、View connection Server、View Composer、vCenter。父虚拟机作为链接克隆的模板，安装Win10系统和其他相应的应用软件。

3.2.1 VMware ESXi群集安装

在两台3850X6服务器上安装ESXi群集，在虚拟出的一台服务器上安装vCenter。在一台虚拟机上安装好Win10以及相应的教学应用软件作为父虚拟机。

3.2.2 域环境安装

在一台虚拟服务器上，安装Microsoft Active Directory域服务器、DNS服务器和DHCP服务器。域服务器用于虚拟机用户的管理和验证；DNS服务器为域内服务器提供域名解析；DHCP服务器为虚拟桌面提供IP地址分发。在域服务器上创建Horizon View域用户和组。

3.2.3 Horizon View组件安装

进行 ViewConnetion Server、View Composer、Horizon Agent的安装，安装完成后可以进行Horizon View的初始化的配置。在安装ViewConnetion Server时选择“标准服务器”。“标准服务器”即整个域中第一台View Connection Server，用以管理和维护虚拟桌面、Thinapp应用。而安装“副本服务器”则提供高可用性和负载平衡功能，在完成副本安装后，现有的及新安装的View Connection Server实例完全相同。

3.2.4 Horizon administrator设置

相关Horizon View组件安装完成后，在Horizon administrator管理界面中，分别添加vCenter Server、View composer和存储的相关信息并进行配置。vCenter Server设置中“最大并发vCenter置备操作数量”用来确定在vCenter中可并发执行虚拟机克隆和删除操作最大的数量，“最大并发电源操作数量”用来确定并发虚拟机开关重置的最大数量。Horizon administrator设置完成后如图2所示。

图2 Horizon administrator设置完成

3.2.5 链接克隆桌面池配置

为了快速生成多个虚拟桌面供学生实验使用，本文使用链接克隆桌面池来快速生成多个桌面。采用 View Composer链接克隆可以快速创建与主映像共享虚拟磁盘的桌面映像，有助于节省磁盘空间，简化对操作系统的修补程序和更新的管理。当我们创建链接克隆桌面池，View Composer会从一个父虚拟机的某个快照生成链接克隆虚拟机，再使用链接克隆虚拟机来共享一个基础系统磁盘映像，因此虚拟桌面使用的存储空间比完整虚拟机要少。在实际应用中，如果需要安装、升级、更改软件或修改虚拟机的硬件设置，只需对父虚拟机进行更改，即可批量更新，应用到所有通过链接克隆生成的虚拟桌面中。

图3 桌面池选项

图4 用户分配选项

在Horizon administrator管理界面中点击桌面池的添加按钮，因为具体实验教学时，是直接根据父虚拟机快速生成新的计算机，所以选择“自动桌面池”，如图3所示。“手动桌面池”选项中的计算机是物理机或其他虚拟机。为了让用户每次登录时都收到相同的计算机，在“用户分配”选项中选择“专用”，如图4所示。依次对桌面池的其他选项进行设定，如“远程显示协议”“置备设置”“Composer磁盘”“默认映像”“资源设置”等。当桌面池创建完成后，虚拟桌面将会按照桌面池的设置创建新的计算机。此时从vCenter中可以看到两台新生成的虚拟机——02Win10-001和02Win10-002，至此桌面云配置完成，具体如图5所示。此时，客户端的用户可以通过VMware Horizon Client登录连接服务器，进入桌面池，连接服务器则会分配一个桌面给用户使用。

图5 桌面池中创建的新的计算机

4 桌面云技术的优势

使用桌面云后极大地克服了传统机房部署所带来的弊端，提高了实验教学的效果。

4.1 使用更加灵活方便

传统机房的建设往往和专业进行绑定，一般都是固定的。比如计算机网络机房、图形图像设计机房等。实行桌面云后，可以根据实验内容，随时使用各种操作系统，如Windows桌面操作系统、Windows服务器系统、Ubuntu、Centos等。只需新建不同的父虚拟机，在父虚拟机中安装相应的操作系统和应用软件，再进行克隆发放即可。这样一套实验设备能够满足多种专业教学的需求，拓宽了机房的用途，降低了机房的建设费用。

4.2 机房管理更加高效、实验环境更加贴近实际

首先，传统机房中是多人共用一台主机，学生下课后实验数据无法保存，特别是在进行毕业设计、课题研究时，学生无法进行连续性的实验操作。采用桌面云后，学生的数据可以长时间保存在云数据中心，随时调取、随时实验，从而提高了实验的效果。其次，网络安全课程中一些网络破坏性的实验，以往由于安全原因往往无法完成，采用桌面云后，由于是在虚拟化的环境中，计算机的硬件和软件都处于隔离状态，学生的各种操作都在虚拟桌面上完成，对实际资源并无破坏，从而使得学生能够获得最为贴近实际的实验环境，提高了教学的效果。

综上所述，云计算是高校智慧教育建设中的重点工作之一，随着硬件价格的降低和技术的不断推广，桌面云技术将会更多地部署和应用在高校中，从而可以更好地为广大师生服务。

［1］刘鹏.云计算［M］.北京：电子工业出版社，2011.

［2］李乔，郑啸.云计算研究现状综述［J］.计算机科学，2011，38（4）：32-37.

［3］刘青恒.基于桌面云的实验教学管理系统的测试及性能优化［D］.广州：华南理工大学，2015.

［4］张怀南，杨成.我国云计算教育应用的研究综述［J］.中国远程教育，2013（1）：20-26+95.

［5］张耀祥.云计算和虚拟化技术［J］.计算机安全，2011（5）：80-82.

［6］刘永，吴杰，宁玉富，等.高校虚拟化桌面实施研究［J］.计算机技术与发展，2016，26（2）：140-143+149.

Application of Desktop Cloud in College Experimental Teaching

QIU Ming
（Jiangsu Institute of Tourism and Hospitality,Jiangsu Yangzhou 225009,China）

Traditional computer room deployment in Colleges and universities has such disadvantages as scattered geographical position,single use,low management efficiency and difficult software update.With the continuous development of cloud computing and virtualization technology,the emergence of desktop cloud can be a good solution to this problem.Vmware Horizon is a relatively common-used desktop virtualization platform in the industry.In the experimental teaching of University's computer room,we can try using Vmware HorizonView to deploy our desktop cloud.After adopting desktop cloud,the maintenance efficiency of the computer room can be greatly improved,and the software update and the teaching preparation time in the experiment teaching can be reduced,and the construction cost of the computer room is greatly reduced.We have achieved better teaching results.

Horizon view;Cloud computing;Desktop cloud;Virtualization

TP393.1

A

1673-2022（2017）04-0009-04

2017－09－01

仇明（1981-），男，江苏扬州人，讲师，硕士，研究方向为计算机网络和网络安全。